Атомные мечты

Проблему дефицита тепла и электроэнергии на одной из ведущих промышленных территорий Свердловской области местные власти планируют решить, построив первую в России подземную атомную теплоэлектростанцию (ПАТЭС).

Администрация Кушвинского городского округа (Свердловская область) подписала «протокол о продвижении» идеи строительства подземной атомной теплоэлектростанции (c использованием атомного судового оборудования малой и средней мощности) сразу с несколькими ведущими научными и конструкторскими организациями страны: Центральным научно-исследовательским институтом им. академика А.Н. Крылова (курирует федеральную программу строительства ПАТЭС), ЦКБ «Рубин» (оба — Санкт-Петербург) и ОКБ им. Африкантова (Нижний Новгород). Теперь местные чиновники намерены найти инвесторов и лоббировать проект на федеральном уровне.

Заместитель главы Кушвинского городского округа по инвестициям и инновациям Григорий Трегубов рассказывает:
— Наша территория особо остро нуждается в продукции комбинированной энергетики: электроэнергии и тепле. В радиусе 40 км от Кушвы расположен ряд крупных промышленных и оборонных предприятий: ВСМПО (Верхняя Салда), комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), Баранчинский механический завод, Нижнетагильский меткомбинат, Уралвагонзавод (Нижний Тагил) и другие. В 2005 году депутаты городской думы одобрили концепцию, определяющую экологические и экономические аспекты строительства ПАТЭС. Станция сможет круглый год снабжать энергодефицитный район электричеством и теплом в два раза дешевле, чем сейчас. Станет возможно построить десяток крупных производств и центр лечения онкологических заболеваний с помощью нейтронов.

Реактор в гранитной оправе

Идея строить АЭС под землей зародилась еще до Чернобыльской катастрофы: ПАТЭС решают многие проблемы наземных атомных станций. Станцию на поверхности по завершении эксплуатации придется разбирать, чего в мире пока не делали, а подземную можно либо замуровать, либо утилизировать. Перегрузка отработанного топлива на подземных станциях требуется раз в два с половиной года, на нынешних АЭС — несколько раз в год. При этом возможно использовать более обогащенное топливо, не образующее в реакторах трансурановые элементы (их надо хранить миллионы лет до полного разложения). Предложения воплотить проект ПАТЭС в жизнь начали появляться только после атак 11 сентября 2001 года: на первое место вышла безопасность объектов.

В основе станции — энергетический блок, созданный на базе реакторной установки атомных ледоколов: реактор судового типа КЛТ-40С, турбоэлектрогенератор, водонагревательная установка и вспомогательное оборудование, размещенные под землей. Как сообщили в отделении корабельной энергетики ЦНИИ им. Крылова, КЛТ-40С используется на плавучей атомной электростанции, заложенной на ПО «Севмаш» (Северодвинск), ее серийное производство освоено отечественной промышленностью. Реактор мобилен к изменению нагрузки и мощности: заглушить его возможно менее чем за полторы минуты.

Главное преимущество энергии ПАТЭС — дешевизна: 2,9 — 3,1 цента за кВт/ч. Себестоимость тепла — 11,4 — 12,2 доллара за Гкал. Себестоимость энергии ПАТЭС, по приблизительным оценкам ученых кафедры «Атомная энергетика» УГТУ-УПИ, ниже, чем у наземной АЭС: ее быстрее и дешевле построить. 70% себестоимости энергии атомной станции — возврат капитальных затрат, около 20% — затраты на топливо, остальное — затраты на обслуживание.
У станции малой мощности, какими являются подземные станции, капитальная составляющая может снизиться примерно на 30 — 40%. Топливо, по оценке уральских ученых, при этом может быть дороже на 10 — 15%, но это при указанной пропорции не приведет к существенному удорожанию электроэнергии.

Деньги в землю

Расположить реакторы Кушвинской ПАТЭС предполагается в отработанной железорудной шахте Валуевская на глубине 50 метров. Ее твердые гранитные породы имеют высокую сейсмостойкость и способны обеспечить срок службы подземных сооружений в сотни лет. Электрические турбины будут находиться на поверхности (строительство всего объекта под землей слишком дорого).

Предполагается, что мощность шести энергоблоков станции составит минимум 210 МВт/час при ожидаемом в 2008 году энергодефиците в Нижнетагильском энергетическом узле 400 МВт/ч. Тепловая мощность — около 150 ГКал/час. Стоимость станции — около 540 млн долларов.

Григорий Трегубов не сомневается, что проект вскоре будет рассмотрен и одобрен на самом высоком уровне: «Во-первых, программа строительства ПАТЭС на базе судостроительных технологий одобрена правительством России на основе положительного заключения правительственного экспертного совета еще в 1996 году, но не выполнялась из-за отсутствия средств. Во-вторых, мы предложили потенциальным потребителям вложить деньги в строительство этой станции, часть промышленных предприятий подписали с нами рамочные соглашения о продвижении проекта. По новому федеральному закону 2007 года об использовании ядерных материалов частным инвесторам позволено вкладывать средства в атомную энергетику».

Рациональность подземных атомных станций нужно рассматривать с двух позиций: себестоимость энергии и безопасность по сравнению с наземными. По оценкам ученых, ПАТЭС обеспечивает высокую безопасность. «Как показали подземные ядерные испытания, грунт с железобетонными блокировками — хороший барьер для проникающего излучения и аэрозольной пыли, — отмечает заведующий кафедрой “Атомная энергетика” УГТУ-УПИ (Екатеринбург) Сергей Щеклеин. — Швейцарская станция “Агеста” подобного типа, размещенная в горном тоннеле на расстоянии около 30 метров от поверхности, проработала более 40 лет. Эта станция считалась одной из самых безопасных. Даже сейчас проект не устарел: технологии в атомной энергетике обновляются очень медленно. Но подземное размещение рационально только для атомной станции малой мощности (до 100 МВт). Строительство станций большой мощности (свыше 1000 МВт) под землей повысит стоимость проекта примерно на 20% по сравнению с наземным способом: только диаметр реакторного отделения составляет около 60 метров». По словам Григория Трегубова, идея создания ПАТЭС в Кушве может быть реализована в самое ближайшее время, строительство продлится три-четыре года.

Между тем пока ни одно из предприятий и холдингов, подписавших соглашение с горадминистрацией о продвижении ПАТЭС (Уралвагонзавод, УГМК, ВСМПО-Ависма), окончательного решения об участии в инвестировании проекта не приняли. Выделение государственных средств (не менее 51% от общей стоимости реализации проекта) также пока под вопросом. Очевидно, оно нуждается в лоббистских усилиях губернатора Свердловской области Эдуарда Росселя: он уже успел одобрить идею.

Дополнительные материалы:

В реакторе при расщеплении ядер появляются новые нейтроны. Они расщепляют ядра других атомов. Кинетическая энергия осколков ядер при их столкновении с атомами расщепляющегося вещества и окружающих материалов превращается в тепловую, что повышает их температуру. Теплоноситель отводит энергию в парогенератор. Здесь тепло испаряет воду, пар поднимается на поверхность и поступает в турбину, которая вращает генератор.